Che cos'è un metamateriale?
Un metamateriale è un materiale con proprietà speciali derivate dalla sua struttura piuttosto che dalla sua composizione chimica. Il metamateriale più noto sono i materiali con un indice di rifrazione negativo, nel senso che fanno piegare la luce "nel modo sbagliato", cioè significativamente più di qualsiasi materiale con un indice di rifrazione positivo.
Tutti i materiali trovati in natura hanno un indice di rifrazione positivo. I materiali con indice di rifrazione negativo hanno applicazioni in "superlenti": lenti speciali con il potenziale per risolvere caratteristiche più piccole della lunghezza d'onda della luce visibile e possibili mantelli dell'invisibilità che dirigono la luce visibile in modo uniforme attorno a un oggetto anziché assorbirlo o rifletterlo in modo convenzionale. Questi materiali potrebbero anche essere utilizzati nella plasmonica, una nuova area esotica di elaborazione che sfrutta le onde di densità nei portatori di carica per i calcoli.
La maggior parte dei metamateriali viene utilizzata per applicazioni relative all'elettromagnetismo e all'ottica, come ad esempio fasci di sterzo, modulatori, filtri passa-banda, lenti, ecc. Stanno ripetendo griglie di componenti cellulari, con una dimensione cellulare approssimativamente uguale a quella della lunghezza d'onda della radiazione elettromagnetica stanno cercando di lavorare con. Quindi un metamateriale progettato per reindirizzare le microonde avrebbe celle nel raggio di millimetri, mentre un metamateriale progettato per applicazioni di ottica avrebbe celle molto più piccole, intorno al range 380 nm - 780 nm.
I metamateriali sono spesso associati alla nanotecnologia perché le minuscole strutture cellulari ripetute utilizzate per le applicazioni dell'ottica sono misurate in nanometri. La creazione di metamateriali può richiedere nuovi metodi di fabbricazione, resi possibili solo attraverso la nanotecnologia. Man mano che la nanotecnologia avanza nei prossimi decenni, sbloccherà nuovi metamateriali e ne ridurrà i costi.
Esiste almeno un metamateriale naturale noto (ma nessun metamateriale naturale con indice di rifrazione negativo): l'opale. L'opale è composto da cristobalite, un polimorfo ad alta temperatura di quarzo e tridimite prodotto in eruzioni vulcaniche. Il materiale risultante è costituito da un numero enorme di minuscole celle minerali che costantemente cadono in relazione a un'altra, creando l'effetto macro-scala di un bellissimo display di più colori, in particolare un blu brillante.